中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

一、研究緣起
我國消防署將火災定義為「違反人的意思或縱火而有滅火必要的燃燒現象」，然不論是人為縱火或失火之火災皆屬於偶發性。火災亦具有成長性及不定性等特性，只要可燃物持續存在則火災會持續成長，且其受氣象、燃燒物體、建築物構造及地形等因素影響，因此火災現場為一極不安定之場所。而建築物火災往往造成人員傷亡或財產損失，且又因無法事先預測其發生使得火災現象的危險程度加劇，例如2020年5月4日於台北市林森北路發生之錢櫃KTV火災事故，此次事故造成6人罹難，48人輕重傷，並疏散200多人 ；又2021年10月14日於高雄市鹽埕區之城中城大樓火災，此次事故為我國史上死亡人數第二多之建築物火災，罹難人數共46人且有43人受傷 ；及2022年3月6日下午於台中市中區興中街一處民宅遭人縱火，造成6人罹難、6人受傷，且此次火災意外事故為台中市近24年來最嚴重之一起事故 ；2022年3月10日上午10點餘分，位於於桃園市蘆竹區之美福倉儲發生火災，該倉儲為地上7層、樓高36公尺的超大型密閉式結構用於冷凍儲存肉類製品，因滅火不易使得整起火災持續三個禮拜才得以撲滅 ；又與美福倉儲火災相隔不到五天，位於桃園市楊梅區家樂福楊梅物流中心亦發生火災，此次火災造成2.1萬坪的倉庫付之一炬 。當火災意外發生時，若無法及時了解火場情況並執行正確之搶救策略，則會對人員生命及財產造成莫大之損失。因此為降低火災危害及蒐集對於建築物種類、內部結構、裝潢情形、火災處所及火災原因等相關資訊，實有建立科學調查資料之必要。而日本、中國及美國皆有建置國家級火災模擬燃燒實驗室進行大型火災科學研究，更加了解實尺寸火災基本特性及進一步降低火災對人員及財產之危害程度，提升公共防火安全。
有鑒於此，我國內政部消防署針對以下目的提出興建火災模擬燃燒實驗室之需求:
一、特殊火災情境再現分析
消防署雖已建置配合火災調查之材質實驗室(例如晶相分析)，仍需針對特殊空間火災案例(例如:倉儲火災、儲能系統空間火災等)之煙流及火災成長特性進行分析，因此需建置大型火災模擬燃燒實驗室，藉此能夠還原真實特殊火災情境以達建立科學化火災調查及事故再現性之目的。
二、建築材料之基本燃燒性質及發煙特性調查
倘若每一火災事故皆以還原真實情況進行火災事故調查，則將耗費大量人力及物力，且整體火災調查情形依然只能以case by case的方式進行。除設計建置大型尺寸之火災模擬燃燒設備及場地外，亦需建置小尺寸火災模擬燃燒設備進行各種材料於不同火場環境下的基本燃燒及發煙特性，藉此可進行數據化及量化分析，用以提供每一火災事故現場具有相同材料時之準確預測結果。
三、特殊消防設備之驗證及檢測
火災模擬實驗室亦可協助國內外消防設備廠商進行特殊消防設備之現地性能驗證及檢測(如放水槍、大型倉儲空間不同形式之撒水頭測試)，除協助研訂我國特殊空間消防設備之消防法規外，可提升我國消防驗證及檢測能量，並可引領國內消防設備廠商走向國際化。
四、特殊火災之實驗分析
因應科技發展(例如電動車、充電樁、儲能設備等)，火災之型態及消防之挑戰隨之增加，本實驗室可針對大型特殊火災(例如:儲能系統火災)之火災成長特性進行相關分析，提升我國新興產業之消防安全。
五、消防安全教育訓練
透過實際火災調查及火災模擬燃燒實驗結果提供給消防人員進行教育訓練，使消防人員面對不同的火災場景時能夠即時做出相對應之搶救策略，降低消防人員傷亡之機率。
然火災模擬實驗室之建置不僅涵蓋建築及消防安全設備等專業領域，亦需排煙、廢氣及廢水處理等環保專業領域人員參與；因火災模擬實驗室為我國首次規劃建置，且牽涉不同專業領域之整合，亟需以研究案方式先行規劃實驗室建置之方式及發掘本土之專業廠商，以評估實驗室建置所需之預算經費，做為後續經費編列之依據，以定期進行重大火災模擬燃燒試驗，建置本土化之燃燒資料庫，提升我國火災防治能力。
二、研究方法
本研究以資料蒐集、建築物設計及專家座談諮詢三方式進行：
1.資料蒐集
蒐集國內外火災模擬燃燒實驗室規模、類型及運作概況，及其建置之空間大小、實驗室相關設備種類、配置情形及試驗項目等資料，例如:我國內政部建築研究所、國立成功大學防火安全研究中心、日本消防科學研究所、美國菸酒槍砲及爆裂物管理局防火實驗室、FMGlobal及中國科學技術大學之火災科學國家重點實驗室。亦蒐集相關火災模擬燃燒實驗室水電、消防安全設備、排氣、廢氣和廢水處理方式等資料，並調查目前國內相關燃燒實驗室之規模、項目與實驗量能。
2.建築物設計
建築設計程序首先確認研究計畫收集國內外重要燃燒實驗室資料並提出本案建置的主要實驗設備建議，同時進行相關建築法規收集、基地現勘等基本資料分析。後續擬定建築配置計畫建議方案與建置火災模擬燃燒實驗室相關平面圖、剖面圖、電腦透視圖及結構系統等資訊。以及建置實驗室所需預估之經費及建置期程之計畫草案，供未來火災模擬燃燒實驗室設立之參考。
3.專家座談諮詢
提出建置火災模擬燃燒實驗室之相關原則，包含實驗室空間大小、相關實驗設備種類、配置情形及試驗項目，亦提出建置火災模擬燃燒實驗室相關水電、消防安全設備、排氣、廢氣和廢水處理方式等資訊後，將召開專家座談會議，邀請火災專業學者、設備商、營造商及環境保護相關產官學代表出席，彙整各界之意見，以利撰寫建置實驗室所需預估之經費及建置期程之計畫草案，供未來火災模擬燃燒實驗室設立之參考。
三、重要發現
1.火災模擬燃燒實驗室主要以不同量熱尺度之燃燒實驗室與材料分析實驗室為主要設計考量，整體建築物規劃為地上 5 層，實驗室及附屬空間樓地板面積為14,634 m2，建築外配置廢氣處理系統設施一組及滅火用水回收處理系統一組，戶外配置實驗材料準備區1,980 m2、實驗前置處理區3,910 m2、實驗材料處理區3,910 m2等，整體規畫基地面積約為28,000 m2。
2.日本、美國及中國所建置之火災模擬燃燒實驗室皆具備不同尺度之量熱分析設備，透過不同尺度之量熱分析及基礎材料性質分析研究設備可完整還原火災事故現場，因此本火災模擬燃燒實驗室規劃建置40 MW及10 MW的量熱分析裝置、金相顯微鏡、GCMS、FTIR及圓錐量熱儀等試驗設備。可進行建築物火災、車輛火災、儲能系統火災、大型倉儲火災及油池火災等相關研究。
3.火災模擬燃燒實驗室之水電工程規劃部分，依現行建築法規與消防法規進行規劃編列預算，並考量火災模擬實驗與材料分析實驗室等相關設備用電需求。而供水系統因考量實驗室內實驗供水與滅火用水，須額外規劃供水與回收系統，與消防緊急用水區分，避免妨礙建築消防設備功能。另外火災模擬實驗室亦規劃設置有防爆牆及防爆天花板等防護設計。
4.國外火災模擬燃燒實驗室皆建置廢氣處理設備，而美國FM Global公司則另外建置有閉環式水處理系統及廢棄物乾燥壓實機，因此本火災模擬燃燒實驗室為減少火災實驗後相關之廢氣及廢水汙染，規劃排氣量為40萬 m3/hr之排氣設備，及設置袋濾除塵式之廢氣除塵系統與廢水回收處理系統。
5.火災模擬實驗室所需經費概估含「直接工程費」與「間接工程費」合計總工程費用約為新臺幣15億9仟萬元，「直接工程費」包含依共同性編列基準概估經費，但建議依隨物價調整增加編列預算費用，而「間接工程費」包含設計監造費、工程管理費、專案管理費、與其他法令規定費用（公共藝術費與空氣汙染防制費等）。
6.火災模擬燃燒實驗室為一大型且機能複雜之公共工程，因此若採傳統一般設計施工二階段招標模式，其中「營建設計階段」預估約需1年6個月時間、而「營建工程階段」及「移轉設備階段」預估約需3年9個月時間，含後續「初步規畫」至建置完成合計預估約6年時間。
7.營運方式若採公營模式，相關人力編制參考內政部建築研究所防火實驗中心及日本國家級火災與災害研究所等實驗室，則實驗室中心設一名主管「主任」，五名研究員級人員，五名實驗作業人員，一名行政助理，合計12名最少人力編制，而營運人力及成本合計每年預估約為新臺幣1仟6佰萬元/年。
四、主要建議事項
建議一：
建置火災模擬燃燒實驗室：中長期建議
主辦機關：內政部消防署
協辦機關：
火災現場為一極不安定之場所，而建築物火災往往造成人員傷亡或財產損失，且又因無法事先預測其發生使得火災現象的危險程度加劇，日本及美國皆建置火災模擬燃燒實驗室透過不同量熱尺度之分析裝置以重現重大及特殊之火災事故現場，並進行相關火災科學研究。然我國僅內政部建築研究所防火實驗中心有建置可量測達10 MW之量熱分析設備，但若欲調查實際火災案例之事故原因，此設備則稍嫌不足。因此為能夠還原真實火場情況以達建立科學化火災調查資料之目的，建議可參照本研究所規劃設計建置不同尺度之火災燃燒模擬實驗室，以進行重大特殊火災模擬燃燒實驗與分析、特殊消防設備之驗證及檢測、建築材料之基本燃燒性質及發煙特性調查等。另外實驗室未來之營運效能，應再進一步完整評估，以完整實驗室建置之計畫，及提供更優質之服務(加入應接續進行評估實驗室未來營運之效能等，以完整建置之效能評估)。
建議二：
配合社經發展持續開拓火災模擬燃燒實驗室營運項目：中長期建議
主辦機關：內政部消防署
協辦機關：
待火災模擬燃燒實驗室建置完成後，每年須負擔實驗室營運及人力成本，若僅依靠政府預算及產學研究案等經費，恐無能力進行進一步火災科學研究發展，甚至難以永續運營。因此建議俟火災研究設備陸續完成購置後，可參照美國FM Global之營運模式進行大型倉儲撒水頭使用之標準驗證實驗，或參照UL 9540A之標準驗證儲能系統之大型火災測試。藉此增加實驗室之收入，且可協助我國大型倉儲及儲能系統產業之消防安全發展。